Yo'qotish - DiVincenzo kvant kompyuteri - Loss–DiVincenzo quantum computer

Bu maqola juda ko'p narsalarga tayanadi ma'lumotnomalar ga asosiy manbalar. Iltimos, buni qo'shib yaxshilang ikkilamchi yoki uchinchi darajali manbalar. (2015 yil oktyabr) (Ushbu shablon xabarini qanday va qachon olib tashlashni bilib oling)

Ikki baravar kvant nuqta. Har bir elektron aylanuvchi S_L yoki S_R bitta kvant ikki darajali tizimni belgilang yoki qubit Loss-DiVincenzo taklifida. Ikkala nuqta orasidagi tor darvoza bog'lanishni modulyatsiya qilishi mumkin almashtirish operatsiyalar.

The Yo'qotish - DiVincenzo kvant kompyuteri (yoki spin-kubit kvantli kompyuter) o'lchovli yarimo'tkazgich asoslangan kvantli kompyuter tomonidan taklif qilingan Daniel yo'qotish va Devid P. DiVinchenzo 1997 yilda.^[1] Taklif sifatida foydalanish kerak edi kubitlar ichki spin-1/2 erkinlik darajasi bilan chegaralangan individual elektronlar kvant nuqtalari. Bu amalga oshirilgan tarzda amalga oshirildi DiVinchentsoning mezonlari o'lchovli kvant kompyuter uchun,^[2] ya'ni:

• aniq belgilangan kubitlarni aniqlash;
• ishonchli davlat tayyorgarligi;
• past darajadagi dekoherensiya;
• aniq kvant darvozasi operatsiyalari va
• kuchli kvant o'lchovlari.

Bunday kvant kompyuteriga nomzod a yon kvant nuqta tizim. Avvalroq kvant hisoblash uchun kvant nuqtalarini qo'llash bo'yicha ishlar Barenco va boshq.^[3]

Ikki kubitli darvozani amalga oshirish

Yo'qotish-DiVincenzo kvant kompyuteri, asosan, amalga oshirish uchun nuqtalararo eshik kuchlanishidan foydalanadi Almashtirish (informatika) amalga oshirish uchun operatsiyalar va mahalliy magnit maydonlari (yoki boshqa har qanday mahalliy spin manipulyatsiyasi) Darvozani boshqarish mumkin emas (CNOT eshigi).

Almashtirish operatsiyasiga nuqta oralig'idagi impulsli kuchlanishni qo'llash orqali erishiladi, shuning uchun Heisenberg Hamiltoniandagi almashinuv doimiysi vaqtga bog'liq bo'ladi:

${ displaystyle H_ {s} (t) = J (t) { vec {S}} _ {L} cdot { vec {S}} _ {R}.}$

Ushbu tavsif faqat quyidagi hollarda amal qiladi:

• kvant nuqtasidagi darajalar oralig'i ${ displaystyle Delta E}$ dan kattaroqdir ${ displaystyle ; kT}$;
• impuls vaqt o'lchovi ${ displaystyle tau _ {s}}$ dan katta ${ displaystyle hbar / Delta E}$, shuning uchun orbitalning yuqori darajalariga o'tish uchun vaqt yo'q va
• The parchalanish vaqt ${ displaystyle Gamma ^ {- 1}}$ dan uzunroq ${ displaystyle tau _ {s}}$.

Impulsli Hamiltonian vaqt evolyutsiyasi operatorini kuzatib boradi

${ displaystyle U_ {s} (t) = mathbf {T} exp left {- i int _ {0} ^ {t} dt'H_ {s} (t ') right }.}$

Biz impulsning ma'lum bir davomiyligini shunday tanlashimiz mumkinki, vaqt o'tishi bilan integral ${ displaystyle J (t)}$ beradi ${ displaystyle J_ {0} tau _ {s} = pi ({ text {mod}} 2 pi),}$ va ${ displaystyle U_ {s}}$ almashtirish operatoriga aylanadi ${ displaystyle U_ {s} (J_ {0} tau _ {s} = pi) equiv U _ { rm {sw}}}$.

XOR eshigini birlashtirish orqali erishish mumkin ${ displaystyle { sqrt { text {swap}}}}$ (almashtirishning kvadrat ildizi) alohida aylanish operatsiyalari bilan operatsiyalar:

${ displaystyle U _ { rm {XOR}} = e ^ {i { frac { pi} {2}} S_ {L} ^ {z}} e ^ {- i { frac { pi} {2 }} S_ {R} ^ {z}} U _ { rm {sw}} ^ {1/2} e ^ {i pi S_ {L} ^ {z}} U _ { rm {sw}} ^ { 1/2}.}$

Ushbu operator davlat uchun shartli fazani ${ displaystyle { vec {S}} _ {L} + { vec {S}} _ {R}}$.

Tajribani amalga oshirish

Yo'qotish - DiVincenzo kvantli kompyuter uchun spin-kvitlar mahalliy darajada tükenme yo'li bilan amalga oshirildi ikki o'lchovli elektron gazlari a galyum arsenidi asoslangan moddiy tizimlar.^[4][5] Spin qubitlari ham amalga oshirilishi mumkin kremniy^[6] yoki grafen.^[7]

Shuningdek qarang

• Keyn kvantli kompyuter
• Kvantli uyali avtomat

Adabiyotlar

Tashqi havolalar

• Bazel Universitetida zichlashtirilgan moddalar nazariyasi